專利名稱：音視頻編碼和解碼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及音^f見頻信號的編碼和解碼技術(shù)，特別涉及音頻信號和視頻 信號同步編碼的裝置，以及音頻信號和視頻信號同步解碼的裝置。
背景技術(shù)：
目前，在網(wǎng)絡(luò)視頻、VCIX數(shù)字電視等視頻播放應(yīng)用中，國際標(biāo)準(zhǔn)(如MPEG-2、 MPEG-4 )以及其它非標(biāo)準(zhǔn)方法都將視頻信號與其伴音信號的編解碼分開進(jìn)行， 并且在音頻信號和^L頻信號的編解碼中采用完全不同的方法。
一般的視頻廣播系統(tǒng)中的信號包括CVBS信號(復(fù)合電視廣播信號)和音頻 信號，需要將CVBS信號和音頻信號編碼后才能傳輸?shù)綇V播網(wǎng)絡(luò)中，圖l所示為 視音頻壓縮編碼的原理框圖，CVBS信號先經(jīng)過視頻接收電路進(jìn)行前端處理(包 括阻抗匹配、限幅等)，然后通過視頻信號采樣電路產(chǎn)生符合視頻接口標(biāo)準(zhǔn)的 ITU-656信號(ITU:國際電信聯(lián)盟)；音頻信號經(jīng)過音頻接收電路進(jìn)行前端處理 后，便可通過音頻信號采樣電路產(chǎn)生符合音頻接口標(biāo)準(zhǔn)的12S信號(I2S: Inter-IC Sound Bus, 12S總線)，該采樣電路可以是音頻ADC電路，即音頻模 數(shù)轉(zhuǎn)換電路。其中的ITU656信號和12S信號同時輸入到音視頻信號采樣電路(可 以是MPEG-2編碼系統(tǒng)或MPEG-4編碼系統(tǒng))，即可實現(xiàn)視頻信號的壓縮編碼和音 頻信號的壓縮編碼。目前，研究最廣泛、使用的最廣泛的音頻信號壓縮編碼方 法是以線性預(yù)測為基礎(chǔ)的分析/綜合法，而研究用的最廣泛的視頻信號壓縮編碼 方法則是2D-DCT (二維離散余弦變換)變換結(jié)合運動補償技術(shù)的方法。
而數(shù)字視頻播放系統(tǒng)在接收到編碼后的碼流時，則需要先將碼流解碼后才 能播放，音視頻解碼過程與音視頻的編碼過程剛好相反，具體為音視頻解碼系統(tǒng)(可以是MPEG-2解碼系統(tǒng)或MPEG-4解碼系統(tǒng))接收到編碼后的碼流，將 其解碼為符合視頻接口標(biāo)準(zhǔn)的ITU-656信號和符合音頻接口標(biāo)準(zhǔn)的12S信號； 其中ITU-656信號被輸入到視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，得到RGB信號后送往顯示器顯 示出圖像；12S信號被輸入到音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A )轉(zhuǎn)換后 發(fā)送到耳機或是音箱中播放。
由于上述視頻廣播系統(tǒng)在音^L頻編碼時將CVBS信號和音頻信號分開處理， 并采用完全不同的采樣電路分別對視頻信號和音頻信號進(jìn)行采樣，并分別產(chǎn)生 ITU656信號和I2S信號，然后再進(jìn)行音視頻編碼(MPEG-2編碼或MPEG-4編碼>， 而上述視頻播放系統(tǒng)在音視頻解碼時將ITU656信號和I2S信號也是分開處理， 通過兩個D/A轉(zhuǎn)換電路，分別產(chǎn)生模擬信號后才播放。這樣，在進(jìn)行音視頻采 樣產(chǎn)生ITU656信號和I2S信號，以及對ITU656信號和I2S信號進(jìn)行數(shù)^f莫轉(zhuǎn)換 時，會出現(xiàn)音視頻信號不同步，可能導(dǎo)致最后輸出的音頻信號和視頻信號不同 步，出現(xiàn)圖像和聲音不同步的現(xiàn)象，影響視頻質(zhì)量。
在申請?zhí)枮?2102562. 2的中國專利申請中，公開了 一種軟件MPEG-2解碼 系統(tǒng)中實現(xiàn);f見頻信號和音頻信號同步的方法，所述軟件MPEG-2解碼系統(tǒng)包括 傳送流解碼器、音頻解碼器、視頻解碼器、音頻播放器、視頻播放器，還包括 以下步驟
(a) 設(shè)置一個以傳送流解碼器接收的TS流中的程序參考時鐘PCR為基準(zhǔn)， 按照預(yù)定的頻率進(jìn)行計數(shù)的本地參考時鐘LCR;
(b) 通過音頻解碼器和視頻解碼器分別接收音頻信號和視頻信號的顯示時 間標(biāo)簽PTS;將上述本地參考時鐘LCR與上述接收到的音頻信號和一見頻信號的顯 示時間標(biāo)簽PTS進(jìn)行比較，當(dāng)本地參考時鐘LCR與顯示時間標(biāo)簽PTS的差的絕 對值小于預(yù)定的閾值時，所述音頻播放器模塊和所述視頻播放器模塊將接收到
的信號正常插-放來實現(xiàn)同步。
在上述的音^L頻同步方法中，通過將音頻信號和視頻信號的顯示時間標(biāo)簽 PTS與本地參考時鐘LCR比較，當(dāng)本地參考時鐘LCR與顯示時間標(biāo)簽PTS的差的 絕對值小于預(yù)定的閾值時，就認(rèn)為音頻信號和視頻信號可以同步播放，由于閾 值的存在，使得音頻信號和視頻信號之間還是不能同步，影響視頻質(zhì)量。

實用新型內(nèi)容
本實用新型提供一種音視頻編碼裝置，使音頻采樣和視頻采樣同步進(jìn)行， 以便音頻編碼和^L頻編碼同步進(jìn)行。
為達(dá)到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案該音視頻編碼裝置包括 音頻信號采樣電路、視頻信號采樣電路和編碼系統(tǒng)，所述音頻信號采樣電路的 采樣信號和視頻信號采樣電路的采樣信號輸入到編碼系統(tǒng)；還包括時鐘信號發(fā)
生器，該時鐘信號發(fā)生器的輸出端，分別連接到音頻信號采樣電路的時鐘輸入
端和視頻信號采樣電路的時鐘輸入端。
所述時鐘信號發(fā)生器的輸出端，還連接到編碼系統(tǒng)的時鐘輸入端。
所述時鐘信號發(fā)生器包括晶振，所迷晶振的輸出端連接有變頻電路，所述
變頻電路的輸出端為時鐘信號發(fā)生器輸出端。
所述變頻電路為倍頻電路或分頻電路；或者
所述變頻電路為串聯(lián)在一起的倍頻電路和分頻電路。
所述的時鐘信號發(fā)生器包括鎖相環(huán)芯片，將該鎖相環(huán)芯片的控制模式管腳 置為高電平，在該鎖相環(huán)芯片的時鐘輸入端外接有時鐘信號，在該鎖相環(huán)芯片 的頻率選擇管腳連有電阻，該鎖相環(huán)芯片的時鐘輸出端輸出時鐘信號。
上述技術(shù)方案所描述的音視頻編碼裝置，由于音頻信號采樣電路的時鐘輸 入端和視頻信號采樣電路的時鐘輸入端同時連接到同一個時鐘信號發(fā)生器，使 得音頻采樣和視頻采樣所使用的采樣時鐘相同(包括頻率相同、相位相同)，所以，采樣得出的ITU656信號和12S信號同步，這樣就可使編碼系統(tǒng)同步獲得音 視頻的采樣信號，為音視頻信號的同步編碼提供了 一個較好的同步音視頻信 號，這樣編碼系統(tǒng)中的音頻編碼和^L頻編碼就可以同步進(jìn)^f亍了，并且為最終的 圖像和聲音的同步輸出做了較好的準(zhǔn)備，提高了視頻質(zhì)量。
本實用新型還提供一種音視頻解碼裝置，使音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換和視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換 同步進(jìn)行，以便聲音和圖像同步輸出。
為達(dá)到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案該音視頻解碼裝置包括 音頻信號D/A電路、視頻信號D/A電路和解碼系統(tǒng)，解碼系統(tǒng)輸出的音頻信號 輸入到音頻信號D/A電i^解碼系統(tǒng)輸出的視頻信號輸入到視頻信號D/A電路； 還包括時鐘信號發(fā)生器，該時鐘信號發(fā)生器的輸出端，分別連接到音頻信號D/A
電路的時鐘輸入端和—見頻信號D/A電路的時鐘輸入端。
所述時鐘信號發(fā)生器的輸出端，還連接到解碼系統(tǒng)的時鐘輸入端。 所述時鐘信號發(fā)生器包括晶振，所述晶振的輸出端連接有變頻電路，所述
變頻電路的輸出端為時鐘信號發(fā)生器輸出端。 所述變頻電路為倍頻電路或分頻電路；或者 所述變頻電路為串聯(lián)在一起的倍頻電路和分頻電路。 所述的時鐘信號發(fā)生器包括鎖相環(huán)芯片，將該鎖相環(huán)芯片的控制才莫式管腳
置為高電平，在該鎖相環(huán)芯片的時鐘輸入端外接有時鐘信號，在該鎖相環(huán)芯片
的頻率選擇管腳連有電阻，該鎖相環(huán)芯片的時鐘輸出端輸出時鐘信號。
上述技術(shù)方案所描述的音視頻解碼裝置，由于音頻信號D/A電路的時鐘輸 入端和視頻信號D/A電路的時鐘輸入端同時連接到同一個時鐘信號發(fā)生器，使 得音頻信號和視頻信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換能夠同步進(jìn)行，即能同步輸出音頻模擬信號 到音響進(jìn)行播放、以及視頻RGB信號到顯示器顯示出圖像，確保圖像顯示和聲 音輸出的同步，提高了視頻質(zhì)量。


圖1為現(xiàn)有視音頻編碼的原理框圖2為本實用新型音視頻編碼裝置的原理框圖3為本實用新型音視頻編碼和解碼裝置中采用晶振的時鐘信號發(fā)生器；
圖4為本實用新型音視頻編碼和解碼裝置中采用PLL1700芯片的時鐘信號 發(fā)生器；
圖5為本實用新型音視頻解碼裝置的原理框圖。
具體實施方式

本實用新型提供的音視頻編碼裝置將同一個時鐘信號，同時作為音頻信號 采樣電路和視頻信號采樣電路的采樣時鐘，使得音頻采樣和視頻采樣能夠同步 進(jìn)行，確保同步產(chǎn)生ITU656信號和12S信號，以保證音視頻編碼中的音視頻同 步，為圖像和聲音的同步輸出提供一個較好的輸入信號，以提高視頻質(zhì)量。
本實用新型提供的音視頻解碼裝置將同一個時鐘信號，同時作為音頻信號 D/A電路和視頻信號D/A電路的工作時鐘，使得音頻信號和視頻信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換 能夠同步進(jìn)行，確保圖像顯示和聲音輸出的同步，以提高視頻質(zhì)量。
以下結(jié)合附圖對本實用新型音^L頻編碼裝置和音^f見頻解碼裝置進(jìn)^f亍詳細(xì)描述。
如圖2所示，本實用新型所提供的音視頻編碼裝置包括音頻信號采樣電路、 視頻信號采樣電路和編碼系統(tǒng)，所述音頻信號采樣電路的采樣信號和視頻信號 采樣電路的采樣信號，輸入到編碼系統(tǒng)。具體以MPEG-2/MPEG-4編碼裝置為例， 視頻信號采樣電路產(chǎn)生的ITU656信號和音頻信號采樣電路產(chǎn)生的12S信號，通 過MPEG-2/MPEG-4編碼系統(tǒng)，產(chǎn)生MPEG-2/MPEG-4碼流。為了保證音頻信號采 樣電路和視頻信號采樣電路能夠同步采樣，本實用新型音視頻編碼裝置還包括 時鐘信號發(fā)生器，該時鐘信號發(fā)生器的輸出端，分別連接到音頻信號采樣電路 的時鐘輸入端和視頻信號采樣電路的時鐘輸入端。本實用新型將同一個時鐘信
號分別輸入到音頻信號采樣電路和視頻信號采樣電路，使得音頻采樣和視頻采 樣能夠同步進(jìn)行，這樣編碼系統(tǒng)中的音頻編碼和視頻編碼就可以同步進(jìn)行了 。
本實用新型音視頻編碼裝置中的時鐘信號發(fā)生器的輸出端，還連接到編碼 系統(tǒng)的時鐘輸入端，使得編碼系統(tǒng)，能夠與音頻信號采樣電路及視頻信號采樣 電路的編碼同步，以確保最后輸出的音視頻碼流同步。
為了讓音視頻編碼裝置實現(xiàn)同步采樣和同步編碼，所采用的時鐘信號發(fā)生 器可以有很多種，既可以通過分立的電子元件來實現(xiàn)時鐘信號發(fā)生器，也可以
用能夠產(chǎn)生準(zhǔn)確時鐘信號的PLL (鎖相環(huán))芯片來實現(xiàn)，其中PLL芯片的型號有 很多種，可以是PLL1700、 PLL1707等。 i考慮到視頻的掃描速度以及視頻圖像分辨率和信噪比的因素， 一般視頻編 碼的時鐘頻率定為27MHz，所述的27MHz時鐘信號的偏差為± 540Hz。
下面具體介紹一下音視頻編碼裝置中時鐘信號發(fā)生器幾種典型的實現(xiàn)方式。
第一種為分立的電子元件實現(xiàn)時鐘信號發(fā)生器，如圖3所示，這種時鐘信 ;號發(fā)生器包括晶振，在晶振的輸出端連接有變頻電路，晶振產(chǎn)生一定頻率的時 鐘信號，通過變頻電路，將時鐘信號調(diào)整到合適的頻率后，由變頻電路的輸出 端輸出時鐘信號，經(jīng)過頻率調(diào)整后的時鐘信號可以直接作為音^f見頻編碼裝置的 采樣時鐘和編碼時鐘。所述變頻電路可以是單一的倍頻電路或分頻電路，也可
以是倍頻電路和分頻電路串聯(lián)在一起組合而成的。
>例如當(dāng)晶振產(chǎn)生的時鐘信號為13. 5MHz時，晶振的輸出端只需要連一個2 倍的倍頻電路，即可產(chǎn)生符合規(guī)定的27MHZ的時鐘信號；當(dāng)晶振產(chǎn)生的時鐘信 號為54MHz時，晶振的輸出端只需要連一個l/2的分頻電路，即可產(chǎn)生符合規(guī) 定的27MHZ的時鐘信號；當(dāng)晶振產(chǎn)生的時鐘信號的頻率不能通過單一的倍頻電 路或分頻電路變成27MHz的時鐘信號時，就需要在晶振的輸出端串聯(lián)倍頻電路
;和分頻電路，以18MHz的晶振為例，這時就需要在晶振的輸出端串聯(lián)一個3倍 的倍頻電路和一個1/2的分頻電路，這樣就可以產(chǎn)生18*3/2=27MHz的時鐘信 號。以上產(chǎn)生的27MHz時鐘信號的偏差均為± 540Hz。
第二種為PLL芯片實現(xiàn)的時鐘信號發(fā)生器，如圖4所示，這種時鐘信號發(fā) 生器包括PLL1700芯片，將該PLL1700芯片的第2管腳(控制模式管腳)置為 高電平，在該鎖相環(huán)芯片的時鐘輸入端外接有時鐘信號，即管腳S 6上設(shè)置27MHz 的晶振；該PLL1700芯片通過在管腳19、 20 (頻率選擇管腳)上設(shè)置相應(yīng)的電 卩JU以配置管腳19、 20的高低電平狀態(tài)，控制采樣時鐘的輸出。最后，該PLL1700 芯片的輸入時鐘頻率為27MHz，并由管腳10和管腳14引出27MHz的時鐘信號。 由于PLL1700芯片內(nèi)部電路的精度較高，由該芯片產(chǎn)生的27MHz時鐘信號的偏 差能夠達(dá)到土 540Hz。
通過PLL芯片實現(xiàn)的時鐘信號發(fā)生器，還可以由PLL的軟件模式實現(xiàn)，其 具體方法為，將PLL1700芯片的第2管腳(控制模式管腳)置為低電平，然后 通過在PLL1700芯片的惡管腳1、 19、 20 (頻率選擇管腳)上設(shè)置相應(yīng)的電阻， 以配置管腳l、 19、 20的高低電平狀態(tài)，控制采樣時鐘的輸出。
如圖5所示，本實用新型提供的音視頻解碼裝置包括音頻信號D/A電路、 -f見頻信號D/A電路和解碼系統(tǒng)，解碼系統(tǒng)輸出的音頻信號輸入到音頻信號D/A 電路解碼系統(tǒng)輸出的視頻信號輸入到視頻信號D/A電路具體以MPEG-2/MPEG-4 解碼裝置為例，MPEG-2/MPEG-4解碼裝置將MPEG-2碼流/MPEG-4碼流，解壓生 成ITU-656信號和I2S信號，其中ITU-656信號被輸入到4見頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路， 得到RGB信號后送往顯示器顯示出圖像；12S信號被輸入到音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路， 進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后發(fā)送到耳機或是音箱中播放。為了確保聲音的播放和圖像的顯 示同步進(jìn)行，本實用新型音視頻解碼裝置還包括時鐘信號發(fā)生器，該時鐘信號 發(fā)生器的輸出端，分別連接到音頻信號D/A電路的時鐘輸入端和視頻信號D/A 電路的時鐘輸入端，控制音頻信號D/A電路和視頻信號D/A電路在同一時鐘頻 率下工作，使得ITU-656信號和I2S信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換能夠同步進(jìn)行，以確保圖 像顯示和聲音輸出的同步，提高視頻質(zhì)量。
本實用新型音視頻解碼裝置中時鐘信號發(fā)生器的輸出端，還連接到解碼系 統(tǒng)的時鐘輸入端，使得解碼系統(tǒng)中的音頻解碼及視頻解碼，能夠與ITU-656信 號和12S信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換同步進(jìn)行，為同步顯示圖像和輸出聲音奠定了基礎(chǔ)。
本實用新型音視頻解碼裝置所采用的時鐘信號發(fā)生器可以有很多種，包括
音視頻編碼裝置所用的時鐘信號發(fā)生器，例如圖3所示的通過分立的電子元 件來實現(xiàn)的時鐘信號發(fā)生器，圖4所示的通過產(chǎn)生準(zhǔn)確時鐘信號的PLL(鎖相環(huán)) 芯片來實現(xiàn)的鐘信號發(fā)生器，等，這里不再贅述。
本實用新型音視頻編碼和解碼裝置，主要用于各種存在數(shù)字音視頻信號處 理的設(shè)備中，例如電視機、機頂盒、流媒體播放器等。
以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并 不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍 內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此， 本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1、一種音視頻編碼裝置，包括音頻信號采樣電路、視頻信號采樣電路和編碼系統(tǒng)，所述音頻信號采樣電路的采樣信號和視頻信號采樣電路的采樣信號，輸入到編碼系統(tǒng)；其特征在于，還包括時鐘信號發(fā)生器，該時鐘信號發(fā)生器的輸出端，分別連接到音頻信號采樣電路的時鐘輸入端和視頻信號采樣電路的時鐘輸入端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的音視頻編碼裝置，其特征在于，所述時鐘信號發(fā) 生器的輸出端，還連接到編碼系統(tǒng)的時鐘輸入端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的音視頻編碼裝置，其特征在于，所述時鐘信 號發(fā)生器包括晶振，所述晶振的輸出端連接有變頻電路，所述變頻電路的輸出 端為時鐘信號發(fā)生器輸出端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的音視頻編碼裝置，其特征在于， 所述變頻電路為倍頻電路或分頻電路；或者 所述變頻電路為串聯(lián)在一起的倍頻電路和分頻電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的音視頻編碼裝置，其特征在于，所述的時鐘 信號發(fā)生器包括鎖相環(huán)芯片，將該鎖相環(huán)芯片的控制模式管腳置為高電平，在 該鎖相環(huán)芯片的時鐘輸入端外接有時鐘信號，在該鎖相環(huán)芯片的頻率選擇管腳 連有電阻，該鎖相環(huán)芯片的時鐘輸出端輸出時鐘信號。
6、 一種音視頻解碼裝置，包括音頻信號數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、視頻信號數(shù)模轉(zhuǎn)換 電路和解碼系統(tǒng)，解碼系統(tǒng)輸出的音頻信號輸入到音頻信號數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，解碼系統(tǒng)輸出的視頻信號輸入到視頻信號數(shù)模轉(zhuǎn)換電路；其特征在于，還包括時 鐘信號發(fā)生器，該時鐘信號發(fā)生器的輸出端，分別連接到音頻信號數(shù)^^莫轉(zhuǎn)換電 路的時鐘輸入端和視頻信號數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的時鐘輸入端。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的音視頻編碼裝置，其特征在于，所述時鐘信號發(fā) 生器的輸出端，還連接到解碼系統(tǒng)的時鐘輸入端。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的音視頻編碼裝置，其特征在于，所述時鐘信 號發(fā)生器包括晶振，所述晶振的輸出端連接有變頻電路，所述變頻電路的輸出 端為時鐘信號發(fā)生器輸出端。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的音視頻編碼裝置，其特征在于， 所述變頻電路為倍頻電路或分頻電路；或者 所述變頻電路為串聯(lián)在一起的倍頻電路和分頻電路。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的音視頻編碼裝置，其特征在于，所述的時 鐘信號發(fā)生器包括鎖相環(huán)芯片，將該鎖相環(huán)芯片的控制模式管腳置為高電平， 在該鎖相環(huán)芯片的時鐘輸入端外接有時鐘信號，在該鎖相環(huán)芯片的頻率選擇管 腳連有電阻，該鎖相環(huán)芯片的時鐘輸出端輸出時鐘信號。
專利摘要本實用新型公開了一種音視頻編碼和解碼裝置，涉及音視頻信號的編碼和解碼技術(shù)，為解決音視頻編解碼中的音頻信號和視頻信號不同步的問題而設(shè)計。本實用新型音視頻編碼和解碼裝置增加了一個時鐘信號發(fā)生器，并將該時鐘信號發(fā)生器同時作為音頻信號和視頻信號的編解碼過程中的工作時鐘，使得音頻信號和視頻信號的編解碼同步進(jìn)行，以確保最后圖像顯示和聲音輸出的同步，提高視頻質(zhì)量。本實用新型主要用于電視機、機頂盒、流媒體播放器等。
文檔編號H04N7/54GK201063781SQ200720128178
公開日2008年5月21日 申請日期2007年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日
發(fā)明者鄭華磊 申請人:青島海信電器股份有限公司